«Obwohl geneigte Flachdecken einen grösseren Schalungsaufwand erfordern, geben sie dem Architekten eine Richtung

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1 These 2 Phase: Struktur Manuela Tanja Schmid «Obwohl geneigte Flachdecken einen grösseren Schalungsaufwand erfordern, geben sie dem Architekten eine Richtung zur Gebäudestruktur und deren inneren Organisation vor.» Zwei geneigte Betonflächen bilden zusammen mit deren geraden Konstruktionen ein statisches System. Für die Struktur werden alle einzelne Teile voneinander abhängig. Ausgangslage. Im Modul Architektur & Struktur befasse ich mich mit der in der ersten Abbildung gezeigten Struktur. Hierbei gibt es zwei unterschiedliche Körper, wobei beide eine ähnliche Form haben (Definition von Form, siehe These 1). Der Kern, der im Längsschnitt eine Trapezform aufweist, druchdringt asymmetrisch das zweite Volumen (im Schnitt ebenfalls trapezförmig). Beim inneren Element ist die geneigte Fläche eine Scheibe (Aussenwand), und beim anderen eine Platte (Dachkonstruktion). Im Weiteren gibt es im Gebäudeinneren eine Rampe, welche die Räume miteinander verbindet. Sie ist das dritte geneigte Element in meinem Projekt. Fragestellungen. Aufgrund dieser Struktur und der Tatsache, dass ich mein Entwurfsprojekt auf diese Woche betonieren musste, stellte sich die Frage, wie weit solche schrägen Konstruktionen überhaupt noch in Ortbeton ausgeführt werden können, respektive ob eine Schalung für eine geneigte Decke aufwändiger ist als bei einer flachen. Und weshalb überhaupt? Ab welcher Neigung sind schräge Flächen überhaupt eine Herausforderung, gibt es Unterschiede in der Betonkonsistenz, muss der Beton anders verdichtet werden? Und welche Anreize, Möglichkeiten, Nutzen bieten geneigte Decken für einen Architekten?

2 Einleitung. Grundsätzlich sind geneigte Betonkonstruktionen keine Seltenheit. Im Gegenteil, bei vielen Bauten treten Gefälle in der Tragkonstruktion auf, wie beispielsweise bei einem Balkon oder einem Flachdach. Solche Gefällsschichten sind in der Regel aber nur auf einer Seite (oben) und betragen ca. 1-3%. Diese geringe Neigung wird meistens einfach mittels einer zusätzlich angebrachten Lattung abtaloschiert. Die einwirkenden Kräfte. Gemäss Ingenieur ist eine Neigung ab 5% eine effektiv schräge Fläche und demnach eine grössere Herausforderung. Obwohl die Geometrie einer geneigten Decke an sich noch die gleiche ist, treten im Gegensatz zu einer horizontalen Decke bei einer geneigten Decke (durch das Eigengewicht) seitliche Schubkräfte auf, die durch das Auflager aufgenommen werden müssen. Ebene Flachdecke > es treten nur Vertikalkräfte auf*; Geneigte Flachdecke > es treten neben den Vertikalkräften auch Horizontalkräfte auf; *äussere Einflussfaktoren werden in diesem Rahmen nicht berücksichtig; seitliche Schubkräfte Einbringung Beton Einbringung Beton Einseitig geringes Gefäll im alltäglichen Ortbetonbau; Bsp.: Flachdach > Gefälle führt Wasser ab; Einfache Schalung > einzubringender Beton wird nur an der Deckenunterseite konstruktiv begrenzt; Konterschalung / Doppelschalung > hat oben und unten eine Begrenzung für den fliessenden Beton;

3 Die Schalungen. Bei einer ebenen Flachdecke wird normalerweise eine einfache Schalung ausgeführt. Dabei wird nur die untere Seite der Decke geschalt und die obere abtaloschiert. Bei geringen Neigungen haftet der Beton beim Einbringen an der Bewehrung, bei steileren rutscht er allerdings hinunter. In solchen Fällen wird auf der Oberfläche eine weitere Schalung angebracht, so dass der Frischbeton nicht wegfliesst. Als Konterschalung (oder auch Doppelschalung genannt) wird oftmals eine normale Wandschalung gedreht, bei der der Druck am unteren Ende wie bei einer vertikalen Wand über die Schalungsbinder zusammengebunden wird und somit dem Betondruck standhält. Schematisches Schalungskonzept einer geneigten Flachdecke; Höhenverstellbare Stütze trägt Schalungskonstr; Stützenkopf in Höhe und Winkel flexibel; Die Betonkonsistenz und das Verdichten. Die Betonzusammensetzung hängt bei geneigten Decken vor allem von der Menge der Einlagen ab. Es ist besonders darauf zu achten, dass der Beton trotz vielen Hindernisse überall hinfliessen kann, weshalb er meist etwas flüssiger angemischt wird. Doch genau das ist auch eine Herausforderung. Trotz vielen Einlagen darf der Beton auch nicht zu flüssig angemischt werden. (Herr Deuber, gelernter Maurer April 2014 ) Je mehr Einlagen es sind, desto schwieriger ist auch das Verdichten. Bei einer Konstruktion mit vielen Einlagen ist es beispielsweise schwieriger mit einer Vibriernadel (heutige Standard-Verdichtungsmethode) zu verdichten, da die Nadel durch die engen Platzverhältnisse nicht richtig verdichten kann. Überlegungen zur Verdichtung müssen so oder so unbedingt schon im Vorraus gemacht werden. Doch manchmal ist es nicht möglich, Einlagen oder Bewehrung wegzulassen, sodass in solchen Fällen selbstverdichtender Beton verwendet wird (kommt aus diesem Grund auch oftmals bei Umbauten zum Einsatz).

4 Machbare Neigung. Bei geneigten Flachdecken treten zum einen mehr Kräfte auf und zum anderen benötigen sie ab einem gewissen Neigungswinkel zusätzliches Schalungmaterial. Den genauen Winkel, ab welcher mit einer Konterschalung betoniert werden muss, ist schwierig eindeutig zu definieren. Gemäss einer Universität in Deutschland können in der Regel Neigungen bis 25 ohne Rückenschalung betoniert werden. Bei steileren Flächen wird geraten, Rücksprache mit einer Fachperson zu nehmen. Bei meiner Recherche bin ich aber auf ein Beispiel gestossen, welches diese Faustregel sogar übertrifft. Die schweizer Architekten Herzog & de Meuron zeigen am Beispiel des VitraHauses sieben aufeinandergestapelte Bauvolumen, deren Dachneigungen 30 und 42 sind. Die 30 Schrägen wurden an Ort und ohne Konterschalung betoniert, während die 42 geneigten Decken eine zusätzliche Rückenschalung und Verflüssigungsmittel benötigten. Unterschiedliche Neigungen der Steildächer (30 und 42 ) Sieben Bauvolumen aufeinandergestapelt. Innenraumbild. Ab wann ist eine Vorfabrikation sinnvoller? Da davon ausgegangen werden kann, dass spätestens ab einer Neigungen von 30 ein zusätzlicher Schalungsaufwand in Kauf genommen werden muss, kann man sich die Frage stellen, ob vorfabrizierte Elemente zum Einsatz kommen. In Gegensatz zu Ortbeton ist das Schalen im Werk sicherlich einfacher. Auch kann (vor allem bei Sichtbeton) bei der Vorfabrizierung eine bessere Betonqualität sichergestellt werden (sei dies in der Konsistenz, in der Oberflächenbeschaffenheit oder in der Konstruktionsstärke). Bei Sichtbeton sollte die Konstruktionsstärke (in Ortbeton oder vorfabriziert ausgeführt) nicht zu tief angesetzt werden, weil immer zusätzlich bewehrt werden muss, um Risse zu minimieren. Trotz vieler Vorteile waage ich es zu bezweifeln, dass geneigte Decken ab einem Winkel von 25 per se vorfabriziert werden sollten. Bei vorfabrizierten Elementen sind in jedem Fall die maximalen Dimensionen, respektive der Transport zu berücksichtigen. Bei vielen Werken liegen diese im Bereich 2.50 m (Breite) / (Länge) m. Die Ausführung wird im Weiteren durch die Anzahl der geneigten Elemente, der finanziellen Mitteln und/oder dem architektonischen Konzept bestimmt. In jedem Bauvorhaben sollte aber mit einem Fachplaner besprochen werden, welche Ausführung im Zusammenhang mit der architektonischen Konzeptidee im konkreten Fall sinnvoller ist.

5 Was bedeuten Schrägen in der Architektur? Nach den Ausführungen zur Herstellung von geneigten Flachdecken interessiert jetzt noch, wie solche geneigten Deckenkonstruktionen in einem Raum wahrgenommen werden. Grundsätzlich kennen wir geneigte Deckenkonstruktionen vor allem von Satteldächern, Pult- oder Schmetterlingsdächern. Hierbei ist allerdings nur der Dachstock geneigt, die anderen Geschosse haben Wände und Decken, die klar vertikal und horizontal konstruiert sind. Diese Verknüpfung von horizontalen und vertikalen Elementen führt zum ausgewogenen Verhältnis. In der griechischen Architektur (Klassik, Romanik, Klassizismus) stand dies für ein Zeichen gemässigter Macht. Schräglagen werden im Allgemeinen eher als unruhig, dynamisch oder dramatisch aufgenommen, senkrechte bzw. waagerechte Formelemente dagegen als ausgewogen, ruhig, sicher und stabil. Ausführungen anhand meines Arch+Stru Projekts:* *Ausführungen in diesem Kapitel entspringen subjektiv; basieren auf eigener Einschätzung und Kommentaren von Mitstudenten; Um die folgenden Ausführungen anschaulicher zu machen, zeige ich sie anhand meines Entwurfsprojektes. Es gibt zwei Volumen, die ähnlich sind und einander durchdringen. Beide Einzelvolumen haben je nur 1 schräge Fläche, dazu jeweils 5 vertikale/horizontale Flächen; Im folgenden beschränke ich mich auf die genauere Betrachtung des oberen Volumes. Hierbei gibt die geneigte Fläche gegensätzliche Richtungen (nord/ süd, aufwärts/abwärts) vor:

6 Nur eine Schräge im orthogonalen Feld wird als ein Reiz oder eine Spannung im Gesamten betrachtet. Welche Auswirkungen haben aber mehrere geneigte Elemente in einem Raum?

7 Der Architekt Daniel Libeskind betont schräge Formen mittels Licht- und Raumführung noch zusätzlich. Auch mehrere Schrägen können interessant sein, sie bewirken allerdings auch eine gewisse Unruhe und Unüberschaubarkeit. Diese können mittels anderen klar gegliederten Elementen (Materialien, Licht, Raumhöhe, o.ä,) ausgeglichen werden. Schräge Wand widerspricht geneigter Decke, weil sie komplett andere Fluchtrichtungen hat; Hier gibt es hingegen klare Linien, alle Wände sind in die gleichen Richtungen wie die Decke orientiert; Verschieden orientierte Wände, geben die Idee verschiedene Richtungen der Decke wieder;

8 Fazit & Erkenntnisse. Schlussfolgernd ist die These «Obwohl geneigte Flachdecken einen grösseren Schalungsaufwand erfordern, geben sie dem Architekten eine Richtung zur Gebäudestruktur und deren inneren Organisation vor.» grundsätzlich zu bestätigen. Der grössere Aufwand erfolgt spätestens ab einer Deckenneigung von 30, wobei in jedem Fall frühzeitig ein Fachplanern/Unternehmer mit Erfahrung hinzugezogen werden sollte. Idealerweise sollten Muster mit der entsprechenden Schalungstechnik und der idealen Betonrezeptur erstellt werden, so dass das gewünschte Ziel erreicht wird. Wenn Sichtbeton erwünscht ist, sollten alle Beteiligten frühzeitig auf eine exakte Ausführungsqualität sensibilisiert werden. Auch ist die These insofern zu bestätigen, dass ein Raum durch eine geneigte Decke geprägt wird. Durch eine Schräge entstehen Richtungstendenzen und es gibt unterschiedliche Wahrnehmungen/ Empfindungen innerhalb eines Raumes. Eine geneigte Decke gibt Regeln für das architektonische Konzept vor, indem sie auf zwei Seiten gerichtet ist. Ein Hauptziel meines Konzeptes ist, dass die Gebäudestruktur die gesamte Raumanordnung logisch in sich auffangen mag. Quellenangabe. - HSLU: Reader Beton. Luzern Bauingenieur: Hr. Froidevaux. - Bauleiter: Hr. Waser. - Maurer und Hochbauzeichner: Hr. Deuber. - Vorfabrizierte Betonelemente: Hr. Müller. - Baustoffkunde für Bauberufe. Kapitel 7-Beton. - ( ). - ( ). - Tec21 19/2010: Alles im Beton. Spaziergang der Kräfte. - ( ). - ( ). - ( ). - HSLU: Syntax. Zeichen&Zeichenbeziehungen Ordnungsfaktor Richtung. (VISKOP) FS ( ) - ( ). Hochschule Luzern, Technik & Architektur Stru+Mat FS 14 Modulverantwortung: Angela Deuber